金属矿山

作者：孙勇成,赵振兴,田益琳,卢槐,翁磊

单位：1. 河北钢铁集团滦县司家营铁矿有限公司,河北 唐山 063701;2. 招商局地产(武汉)有限公司,湖北 武汉 430035;3. 武汉大学土木建筑工程学院,湖北 武汉 430072

关键词：核磁共振成像,,裂隙砂岩,,渗流速度,,数值模拟,

基金：国家自然科学基金项目(编号:52278412);湖北省自然科学基金项目(编号:2024AFB752)。

裂隙岩体渗流问题是高放核废料地质处置、深部地质能源开采、水利工程以及深地空间开发利用等大型岩体工程中急需解决的关键难题。有别于一般均匀孔隙介质,岩石(体)包含着大量非均匀分布的孔隙、裂隙等结构,其水力传导特性存在显著差异,导致裂隙岩石渗流过程极其复杂。以裂隙砂岩为研究对象,首先采用核磁共振成像技术获取裂隙砂岩内部微观结构图像,然后基于图像数字化技术分割提取裂隙砂岩的主裂隙、次裂隙和岩石基质等微结构特性,构建可真实反映复杂裂(孔)隙结构及非均质水力特性的砂岩数值模型,开展了不同渗流条件及裂隙性状下的裂隙砂岩渗流全过程数值模拟。研究结果表明:裂隙砂岩的渗流速度及出口流量随渗透压力、裂隙开度及裂隙数量增大而增大,随裂隙粗糙度、交叉角度增大而减小。模拟分析得到的渗透系数与试验结果非常接近且变化趋势相同,裂隙岩石渗透系数与裂隙开度、裂隙数量呈正相关性,但与裂隙粗糙度、交叉角度呈负相关性。基于核磁共振图像数字化技术的裂隙砂岩模型可以较好地表征岩石复杂渗流演变特性,为裂隙岩石渗流过程分析提供了可行方法。研究成果为岩体工程渗流分析与控制提供了分析手段和理论指导。

来源：2026年第1期

《金属矿山》期刊编辑部

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